《现代测试技术及应用》
实验指导书
适用专业:信息工程
课程代码: 843000 总学时: 48 总学分:
编写单位:信息工程系
编写人:贺德全
审核人:
审批人:
批准时间:年月日
目录
实验一电子计数器测频和测周的原理 (2)
实验二数字存储示波器原理和应用 (6)
实验三信号频谱分析和测试 (11)
实验四（综合性实验）滤波器频率特性测试 (18)
主要参考文献 (24)
实验一电子计数器测频和测周的原理
一、实验目的任务
1. 了解频率测量的基本原理。
2. 了解电子计数器测频/测周的基本功能。
3. 熟悉SJ-8002B电子测量实验系统的基本操作。
二、实验内容
1. 频率测量，并了解测频方式下：闸门时间与测量分辨率关系。
2. 周期测量，并了解测周方式下：时标、周期倍增与测量分辨率关系。
三、实验器材
1. 计算机１台
2. SJ-8002B电子测量实验箱１台
3. Q9连接线１根
四、实验原理
1.测频原理
所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照f＝N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1-1 所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。若闸门开启时间为T、待测信号频率为fx，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N，则待测频率为
fx = N/T (1-1) 若假设闸门时间为1s，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz或1.000kHz，此时，测频分辨力为1Hz。
图1-1 测频原理框图和时间波形
2.测周原理
由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。其原理如图1-2所示。
图1-2 测周原理图
待测信号Tx通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦
称为时标信号)周期为To ，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为
O X T N T ⨯= （1-2） 例如：fx = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。若选择时基频率为fo = 10MHz ， 时基To ＝0.1us ，计数器计得的脉冲个数为O X T T N = = 200000 个，如以ms 为单位，则
计数器可读得20.0000(ms) ，此时，测周分辨力为0.1us 。 五、实验步骤
1．实验准备
（1）按照图1-3所示的方法连线，S602接“no ”端。
计算机
图1－3 实验连接框图
说明：被测输入信号有两种接法，一种是如图1-3所示的①，由外接信号发生器连接实验箱测频输入fx 的BNC 插座；一种是如图1-3所示的②，由实验箱上的信号源Aout1(或Aout2)连接实验箱测频输入fx 的BNC 接头。
（2）先打开实验箱电源，电源指示灯“亮”。然后在PC 机上运行主界面程序，如图1－4所示。
图1－4 主程序界面
(3)从主界面进入“电子测量实验室”，其界面如图1－5所示，最后选择实验二，软件则自动打开了电子计数器测频和测周的界面,实验运行电子计数器程序进行测量。
图1－5 电子测量实验室界面
2.电子计数器的面板如图1-7所示。
图1-7 虚拟电子计数器面板
使用说明：
（1）当选择测频/测周按钮置“测频”时，可选“闸门时间”分别为：
1ms,10ms,100ms,1s,10s，时标选择旋钮不使能；
（2）当选择测频/测周按钮置“测周”时，可选“周期倍乘”分别为：×1，×10，×100，×1000，×10000。时标选择旋钮可选10MHz,1MHz,100KHz,10KHz,1KHz。
（3）当选择“自动”按钮时，测频/测周按钮、时标选择旋钮和测频/测周按钮不使能，将自动根据被测信号与中界频率的大小关系来确定采用测频或测周方式，并显示相关
内容。
注意：在“测周”模式下，若选择大的周期倍乘系数，测量低频信号时，测量时间回
很长。
3.电子计数器测频/测周实验
（1）利用实验箱上的信号源产生不同频率的信号，波形可分别为方波、正弦波、三角波，幅度为1V～5V,由虚拟电子计数器对其进行“测频”，选择不同的闸门时间，对测量结果进行比较和分析。记录测量的频率值，并填入表1-1：
（2），选择不同的周期倍乘，对测量结果进行比较和分析。记录测量的周期值，并填入表1-2：
表1-2
（3
的“测频或测周”模式，记录测量的频率值和周期值选择不同的周期倍乘，对测量结果进行比较和分析，并填入表1-3：
六、思考和练习
1、分析以上测量数据，在电子计数器测频过程中，闸门时间对测量分辨力有何影响？
2、时标选择对电子计数器测周分辨力有何影响？
实验二数字存储示波器原理和应用
一、实验目的任务
1．了解示波测量的基本原理。
2．熟悉虚拟数字存储示波器的操作，对几种典型电压波形进行参数测量并观察双踪波形的显示。
二、实验内容
1．测量周期信号的幅值、频率。
2、非周期信号的测量、存储、回放。
三、实验器材
1．SJ-8002B电子测量实验箱1台
2．计算机 1台
3．信号源（也可以使用本实验箱的DDS信号源） 2台
四、实验原理
1．数字示波器原理
数字存储示波器是用A/D 变换器把模拟信号转换成数字信号，然后把数据存储在半导体存储器RAM 中。当有需要时，将RAM 中存储的内容调出，通过LCD 用点阵或连线的方式再现波形，其原理框图可以参考图2－1。在这种示波器中信号处理和信号显示功能是分开的，它的性能主要取决于进行信号处理的AD、RAM 和微处理器的性能。由于采用RAM 存储器，可以快写数慢读数，使得即使在观察缓慢信号时也不会有闪烁现象。
2．虚拟数字存储示波器组成
图2－1 虚拟数字存储示波器
虚拟示波器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。通过相关的软件可以设计出的操作方便、形象逼真的仪器面板，不仅可以实现传统示波器的功能，而且具有存储、再现、分析、处理波形等特点，还可以进行各种信号的处理、加工和分析，完成各种规模的测量任务。而且仪器的体积小、耗电少，方便携带，可以在不同的计算机上使用。
因此，在SJ-8002B中，也引用了虚拟数字存储示波器的原理来实现数据的采集。其中的信号调理、AD转换、存储数据的SRAM以及控制逻辑都在是实验平台中，计算机主要起到了数据的处理和显示的作用。
3．SJ-8002B电子测量实验箱示波器硬件结构
（1）测试范围及采集参数调整范围
